Возможности по снижению дефицитов электроэнергии и водных ресурсов в Казахстане

Камбаров М.Н., доктор техн. наук, Член международной ассоциации «Лидер мировой энергетики», участник ЕХРО 2017.

     Усилия Президента республики КК Токаева по созданию Нового Казахстана  находят поддержку у широкого круга населения страны.    Он обоснованно подчеркивает первоочередные значения обеспечения энергетической  и водной безопасностей страны без которых нельзя ускоренно развить экономику республики  и поднимать уровень  благосостояния  народа.

       Для Казахстана водная безопасность представляет собой особую проблему в виду ряда факторов: географического положения Казахстана, его существенной  зависимости от трансграничных рек, ухудшения состояния окружающей среды, изменения климата. Республика по существу  может стать   водозависимой страной, поэтому проблема использования водных ресурсов трансграничных рек и подземных залежей вод, крупных озер для  страны  является наиболее приоритетной.

      Водная безопасность стран Центральной Азии и Казахстана, зависимость их  от водотоков  трансграничных рек,  стала предметом внимания и рассмотрения его  на Саммите лидеров Шанхайской организации сотрудничества (ШОС),  в которую входит Китай.  Россия, Казахстан и ряд других стран Востока , прошедшей в  сентябре 2022 года в г. Самарканд.    

    Водные ресурсы по Казахстану распределены неравномерно. На восточный регион приходится 34,5% ресурсов, южный – 21,2%, западный – 13,4%, северный – 4,2%, центральный – 2,6%. Наиболее обеспечены водой восточные- области Казахстана – 290 тыс. м³ на км².Но острый дефицит в воде  испытывается в Атырауской, Кызылординской и особенно в Мангыстауской области. Семь из восьми бассейнов главных рек являются трансграничными, и  порядка 45% ежегодных поверхностных вод должно поступать из  соседних стран.  Но ряд их как  Урал, Сырдарья , Или близки или  прервали свои течения.

   Обеспечение   водной безопасности  в значительной степени о зависит  от энергетической безопасности страны поскольку в республике  помимо рек  имеются крупные подземные залежи вод и  подъем их  на поверхность, распределение и ее поставка требует больших затрат электроэнергии.    На состоявшемся в  июне 2022г. Совете иностранных инвесторов Президент страны обратил внимание ее членов и на необходимость срочного решения проблем обеспечения  энергетической   безопасности  республики и, в первую очередь, на базе использования возобновляемых и альтернативных источников энергии.

  По данным гидрогеологов республики помимо рек по всей территории Казахстана расположены  крупные залежи подземных пресных вод. Их разведанные запасы составляют  более 20 кубических  километров, то есть  соизмеримые с объемом озера Балхаш. Располагаются они  на глубине в  среднем порядка 120 метров. Так. на севере  Жамбылской области залегает водяная линза («подземное море») диаметром свыше 50 км , аналогичная линза имеется и южнее озера Балхаш. Центральный Казахстан и другие регионы располагают  десятками более мелких залежей пресных вод.

   При  использовании только 5% этих объемов этих вод  на душу населения РК придется примерно по 1000 куб метров  питьевой воды в год. или около 3 кубометра (3000 литров) в сутки, что  в разы превышает  современные  нормы водопотребления. Эти 5% пресных вод в течение года могут  пополняться   за счет дождевых и снежных осадков.  То есть запасы залежей вод  возобновляемы и следовательно  не истощимы. Казахстан может быть гарантированно обеспечен пресной  водой .

    Электроэнергетика являясь фундаментной отраслью   функционирования экономики и жизнеобеспечения страны может  решать и водные проблемы. Но на республиканском совещании по вопросам развития электроэнергетики в мае 2021 года  Президент РК указал и на изношенность  электростанций, введенных   40-50 лет назад, снижению выработка ими э/э при росте ее потребления. Это приводит к  дефициту ее в ближайшее десятилетие  и  соответственному повышению  стоимости э/э, что  негативно скажется  на социально экономических аспектах  страны при глобальных турбулентных процессах в мировой экономике. Становится насущной необходимостью  строительство быстровозводимых  экологически  чистых станций с пониженной  себестоимостью производства э/э.

     Для подъема указанных 5:%  залежей вод  необходима   доступная распределенная  электроэнергия. по всей территории республики.. Ее можно выработать в первую очередь   с использованием доступной энергией мощных   ветров республики. Это даровый  и экологически чистый энергоресурс. При этом ВЭС можно строить  практически по всем областям  страны включая  регионы  с расположением  подземных вод, куда еще не проходят линии электропередач (ЛЭП) с напряжением 110 и 220 кВ.  а строить их специально достаточно затратно.

     Таким образом сочетанием этих двух возобновляемых ресурсов –залежей подземных  вод и мощных ветров его регионов  можно достаточно быстро устранить угрозу ожидаемого дефицита как энергии так и  проблем обеспечения страны ее водными ресурсами.

    Помимо возобновляемых энергоресурсов к числу альтернативных источников энергии   можно отнести  на перспективу  и строительство атомной электростанции (АЭС). .Ввод ее на проектную мощность предполагается через 15 лет. Однако более актуальным на ближайшее десятилетие представляется  ввод быстровозводимых электростанций для недопущения  увеличения   существующего дефицита э/э в стране. Это особенно важно в неустойчивый пост Covid период страны ,  достаточно турбулентное экономическое развитие экономик стран мира. Предлагаем один из возможных сценариев решения возникшей проблемы снижения дефицита э/э. Его удобно рассмотреть в  табличной форме

   Сопоставление комплексов ветряных электростанций РК и  возможной атомной электростанцией с  одинаковой  выработкой электроэнергии в 20 млрд кВт-ч 

    Как видно из таблицы рассмотренный сценарий можно считать достаточно объективным и  приемлемым для целей снижения нарастающего дефицита электроэнергии  в стране .Здесь необходимо  остановиться  и  еще на одном  аспекте комментариев по предлагаемому комплексу из 24 ВЭС. Он касается суточной прогнозируемости производства э/э этим комплексом поскольку энергия ветра недостаточно   предсказуема даже на сутки вперед.  Но на большой территории РК с расположением комплекса  комплекса 24 ВЭС он будет  существовать  круглосуточно и ВЭС будут  работать но с разной загрузкой.  .  То есть при снижении скорости  ветра или кратковременном его отсутствии  в одном регионе он может повышаться в других.

   Они находятся практически в противофазе .Если наложить посуточные ветра остальных регионов, то суммарный график будет достаточно  плотным. То есть электроэнергия выработанная на  ВЭС будет присутствовать  в объединенных электросетях республики   с большой вероятностью круглосуточно.

     Надо отметить, что общее количество ВЭС совместно с другими  видами вводимых объектов ВИЭ (СЭС и ГЭС) в  стране . постепенно становится  больше    числа   тепловых станций страны.  Это затрудняет оперативное управление всеми одновременно отвлекая внимание диспетчеров на более частые  текущие  сигналы от  маломощных объектов ВИЭ и ВЭС  Предлагается  для этих  объектов организовать  отдельные региональные  диспетчерские  пункты, которые  подчиняются  Центральному диспетчерскому управлению  всеми станциями республики. Тогда сбор  прогнозов появления ветров на десятках ВЭС на территории РК и их возможной выработки э/э на следующие сутки будет отделен и обобщен на едином и более достоверном  общем  графике выработки ими э/э. Это упростит анализ балансов выработки и потребления э/э по стране  на предстоящие сутки, облегчит общую диспетчеризацию в Единой энергосистеме республики в темпе процесса.

     Помимо того, что  также  весьма   важно,   в Джунгарских воротах с его избыточными по мощности  ветрами обеспечивающих низкую себестоимость э/э их ВЭС  (до 2 центов США/ кВт-ч ) электроснабжая  мощные стандартные промышленные электролизеры.  можно производить в большом количестве  водород со стоимостью существенно  ниже мировых цен.  Параллельное строительство ТЭЦ по  типовым проектам на этом водородном топливе мощностью по 200 МВт в областных центрах   займет короткое  время.    Такой путь  привлекателен для инвестирования в том числе и зарубежного.  Помимо внутренних потребности водород, как перспективное топливо текущего века, может быть и экспортирован в другие страны. Указанное в статье  может гарантировать как энергетическую,  так и существенно  зависящую от нее и водную безопасность  Казахстана.